книги из ГПНТБ / Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов учеб. пособие

Глава VII

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полупроводниковые приборы применяют в электрических схемах, работающих в самых различных условиях: при повышен­ ной или пониженной температуре, в условиях повышенной влаж­ ности, резкого изменения температуры и т. п. Поэтому получен­ ные после сборочных операций приборы должны пройти ряд технологических испытаний с измерением основных электриче­ ских параметров. Это обусловлено тем, что отдельные приборы после сборки могут обладать скрытыми дефектами, образован­ ными вследствие несовершенной конструкции прибора, примене­ ния материалов несоответствующей чистоты, несоблюдения тех­ нологических режимов при сборке и герметизации. Они не вы­ держат длительной работы в схемах при специальных воз­ действиях, которые оговорены техническими условиями на дан­ ный прибор. В результате технологических испытаний такие приборы отбраковывают.

Технологические испытания можно разделить на три вида: климатические, электрические и механические.

§ 28. Климатические испытания

Для проверки способности приборов выдерживать высокие температуры в течение длительного промежутка времени их за­ гружают в специальные лотки (не более 1000 шт. в каждом) н выдерживают в камере тепла от нескольких часов до нескольких суток при температурах 120—150° С для кремниевых приборов и 70—90° С для германиевых.

Для проверки качества выполненных ранее различных внут­ ренних соединений прибора, прочности металло-стеклянных спаев, качества защиты служит термоциклирование (резкое из­ менение температуры). Испытание проводят в следующем поряд­ ке. Приборы помещают в камеру тепла, температура в которой доведена до предельно допустимой, указанной в технологической документации (в-зависимости от конструкции приборов). Для кремниевых приборов эта температура должна быть 120—150° С.

Приборы выдерживают в камере тепла в течение 20—30 мин, затем сразу же помещают в камеру холода. Температуру в ка­ мере также заранее доводят до заданной величины (обычно это —60°С). Приборы выдерживают там в течение 20—30 мин. Время переноса из камеры тепла в камеру холода и наоборот не должно превышать 1 мин. Выдержка приборов в камере тепла с последующей выдержкой в камере холода составляет один цикл испытаний. Обычно приборы подвергают испытаниям из трех или шести циклов. Циклическое изменение температуры вызывает из­ менения линейных размеров всех деталей прибора. Ненадежные

из

после испытания подвергают промывке в спирте и 100%-ной раз­ браковке по внешнему виду.

Влажностный метод основан на выдержке готовых приборов в условиях повышенной влажности (порядка 95—98%). Камера влажности представляет собой довольно сложное устройство, обеспечивающее в испытательном объеме заданное значение тем­ пературы и влажности. Заданная температура создается спе­ циальными нагревателями, а заданная влажность — путем испа­ рения воды из увлажнителя. Приборы в специальной таре загру­ жают в камеру влажности и выдерживают в течение 2—4 суток. У негерметичных приборов влага попадает внутрь корпуса, что приводит к ухудшению их электрических характеристик.

Масс-спектрометрический метод основан на индикации ато­ мов гелия, которые вытекают через микротрещины и поры, имею­ щиеся в корпусах, для этого в корпус прибора при герметизации вводится гелий.

Радиоактивный метод заключается в индикации гамма-излу­ чения радиоактивного газа (ксенона-133), проникающего через течи внутри корпуса при предварительной опрессовке готового прибора в камере со сжатым радиоактивным газом.

Сущность вакуумно-жидкостного метода состоит в регистра­ ции пузырьков воздуха, выходящих через течи из корпуса при­ бора в жидкость, над которой создается вакуум.

Ацетоновый метод основан на выдержке готовых изделий в ацетоне, который, проникая внутрь негерметичного корпуса, из­ меняет электрические параметры прибора.

Теплоустойчивость и холодоустойчивость приборов проверяют соответственно в камере тепла и холода. Приборы выдерживают в предельном электрическом режиме и температуре в течение времени, достаточного для нагрева приборов по всему объему. По истечении этого времени, без извлечения приборов из камеры, измеряют их электрические параметры.

§ 29. Механические и электрические испытания

Испытания на устойчивость к механическим воздействиям служат для проверки механической прочности конструкции и ка­ чества выполненных ранее внутренних соединений (приварка вы­ водов, спаев керамики и стекла с металлами и пр.). С помощью этих испытаний устанавливают, не образуются ли кратковремен­ ные пли постоянные короткие замыкания или обрывы.

В технологии изготовления приборов обычно используют испытания на удар и виброустойчивость.

Для испытания на виброустойчивость приборы укрепляют на платформе вибростенда и подвергают вибрации в направлениях вдоль оси симметрии прибора и перпендикулярно ей. Частоты и ускорения, которым подвергают приборы, зависят от его типа и указываются в технологических картах. В процессе вибрации качественные приборы не должны иметь коротких замыканий

115

Глава VIII

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ИПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ГИГИЕНЫ

§30. Техника безопасности в сборочных цехах

Общие, вопросы техники безопасности такие, как техника безопасности на территории предприятия, меры техники безопас­ ности при транспортировке, погрузочно-разгрузочных, операциях, требования к инструменту, защитным средствам, эксплуатация различного оборудования и др. подробно изложены в специаль­ ной литературе и производственных инструкциях. В данной главе мы рассмотрим основные правила по технике безопасности, обя­ зательные для рабочих сборочных участков, занятых непосредст­ венно на технологических операциях.

Практически выполнение всех технологических операций в сборочных цехах и участках в той или иной мере связано с при­ менением электроэнергии (применяемое оборудование для при­ соединения выводов, монтажа структур, герметизаций, стенды технологических испытаний, освещение рабочих мест и т. д.).

Человек, попадая под напряжение, поражается электрическим током. Электрический ток, проходя через организм человека, вы­ зывает сложные физиологические реакции. Поражается нервная система, которая управляет внутренними органами человека, наблюдаются судороги мышц, отек мозга, нарушение работы органов дыхания и кровообращения. Одним из факторов пора­ жения человека является величина электрического тока, завися­ щая от напряжения, под которым оказался пострадавший, и со­ противления тела человека току, проходящему в землю.

Воздействие электрического тока силой 0,05 а на организм человека опасно для его жизни; ток величиной 0,1 а вызывает паралич дыхания и даже сердца и является смертельным.

Сопротивление организма человека является величиной край­ не неустойчивой, зависящей не только от физического состояния организма в данный момент, но и от окружающей среды, условий поражения и т. п. Практически во всех случаях это сопротивле­ ние резко снижается, в том числе при увлажнении кожи, при увеличении времени воздействия тока, напряжения и т. д. Оно может изменяться от десятков ком до 600 ом. Определить зара­ нее ток, который может пройти через человека в момент несчаст­ ного случая, не представляется возможным. Поэтому при рас­ смотрении вопросов безопасности руководствуются не величиной тока, а величиной напряжения, под которым может оказаться пострадавший.

Все напряжения, применяемые в силовых и осветительных электроустановках, являются опасными для человека. Даже если

117

приложенное напряжение имеет небольшую величину — порядка 12—36 в, электрический ток может вызвать судорожное сокра­ щение мышц.

Чтобы обезопасить себя и других рабочих в цехе от пораже­ ния электрическим током, необходимо:

включать и отключать оборудование в строгом соответствии с инструкцией по обслуживанию данного прибора или установки; работать на электрооборудовании можно только тогда, когда

оно заземлено; производить какие-либо работы по ремонту и наладке обору­

дования (замене предохранителей и др.) только специальному наладочному персоналу;

при обнаружении проводов с плохой изоляцией прекратить работу и сообщить мастеру;

при работе на оборудовании с напряжением 220 в н выше по­ стелить под ноги диэлектрический коврик;

вести нагрев жидкостей па плитках с закрытой спиралью; оберегать электропровод и аппаратуру от попадания на них воды, кислот, щелочей и др. химикатов, так как они разрушают электризацию, что может привести к поражению электрическим

током; иметь рабочий переносной инструмент или лампу на 36

или 12 в.

Кроме того, запрещается оставлять без присмотра и под на­ пряжением оборудование или поручать его незнакомому лицу, а также снимать установленные переносные плакаты: «Не вклю­ чать, работают люди» и др.

Технологические процессы сборочных цехов связаны с при­ менением ряда химикатов. Из кислот наиболее употребимы пла­ виковая HF, азотная HN03, соляная НС1, серная H2SO4, уксус­ ная СН2СООН и др. Из щелочей наиболее применимы едкий натр NaOH и едкий калий КОН. Из растворителей применяют ацетон, толуол, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен и др.

.Кислоты и щелочи, попадая на открытые участки кожи, могут причинять тяжелые химические ожоги. Особенно долго не зажи­ вают ожоги плавиковой кислотой. Если на роговицу глаз попадут далее слабые растворы щелочей, они могут вызвать тяжелые поражения. Пары кислот и растворителей действуют раздралеающе на дыхательные пути, могут поражать нервную систему, вы­ зывать острое отравление организма.

Для правильного и безопасного обращения с химикатами не­ обходимо знать свойства применяемых веществ и методов обра­ щения с растворами, химическими' веществами, приборами и стеклянными сосудами. Работа с химикатами разрешается толь­ ко при наличии исправной приточно-вытяжной вентиляции, обо­ рудованных вытяжных шкафов с хорошей тягой, спецодежды (халат, нарукавники, фартуки), средств индивидуальной защиты (перчатки, очки, предохранительные козырьки), нейтрализующих растворов и аптечки первой помощи.

118

При работе с химикатами створки (дверцы) вытяжных шка­ фов должны быть закрыты. При необходимости створки во время работы можно поднимать, но не более чем на 20—30 см, так что­ бы в шкафу находились только руки.

Для поддержания чистоты и обеспечения безопасности рабо­ чие места и вытяжные шкафы нельзя загромождать реактивами, посудой, приборами и другим лабораторным оборудованием, ко­ торое не используется при проведении данной работы. Исполь­ зованную химическую посуду и приборы, содержащие кислоты, щелочи и другие едкие или ядовитые вещества, нужно освобож­ дать от остатков. Исполнитель должен сам первично обработать посуду, после чего сдать ее на мойку. Остатки и отходы химиче­ ских веществ перед сливом в канализацию следует нейтрализо­ вать. Сливать в раковину химические вещества без предвари­ тельной нейтрализации категорически запрещается.

Нагревание низкокипящих огнеопасных веществ необходимо проводить в круглодонных колбах, изготовленных из специаль­ ного стекла и установленных в банях, заполненных соответст­ вующим теплоносителем (вода, масло). Нагревание сосудов с огнеопасными жидкостями на открытом огне или асбестовой сетке не допускается.

Смешение или разбавление химических веществ, сопровож­ дающееся выделением тепла, следует производить в термостой­ кой или фарфоровой посуде. Во избежание ожогов н поражений от брызг и выбросов не следует наклоняться над сосудом, в ко­ тором кипит или в который налита какая-либо жидкость.

Категорически запрещается хранить и принимать пищу в ра­ бочих комнатах отделений.

При разбавлении кислот водой необходимо лить кислоту в воду тонкой струей, чтобы не было разбрызгивания.

Хранение и транспортирование кислот (HNO3, HCl, H2SO4) можно производить в стеклянной таре с притертой пробкой. Пла­ виковая кислота хранится и транспортируется в таре из винипла­ ста, полиэтилена или фторопласта, так как она растворяет стекло. Разливать кислоту, щелочь и растворитель из большой тары в малые можно только сифоном с полиэтиленовыми труб­ ками.

При выполнении технологических операций с применением пайки припоями с большим содержанием свинца, а также кадмия выделяются ядовитые пары хлористого водорода и окиси угле­ рода, кроме этого, для пайки различных металлов и сплавов при­ меняют флюсы — канифоль, хлористый цинк и др. Пары этих соединений вызывают поражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, поэтому операции пайки следует проводить на специально оборудованных местной вентиляцией рабочих местах. После окончания работы и перед приемом пищи 'необходимо тщательно вымыть руки.

При выполнении операций герметизации методом холодной сварки надо быть очень внимательным, работать в спецодежде

119

с застегнутыми рукавами; длинные волосы и концы платка долж­ ны быть спрятаны; запрещается снимать ограждения с пресса; перед началом работы необходимо проверить исправность прес­ са на холостом ходу; запрещается снимать детали со штампа руками.

Для герметизации, отжига, монтажа структур на держателе и других работ в сборочном производстве широко применяют водородные электрические печи периодического и непрерывного действия. Лица, работающие на печах, должны хорошо знать пра­ вила техники безопасности при пользовании водородом и долж­ ны быть ознакомлены с его свойствами.

Водород обладает высокой горючестью, при-соединении с кис­ лородом в соотношении 2 : 1 образует гремучую смесь, при этом может произойти взрыв. Скорость распространения взрывной волны достигает 3500 м/сек. С воздухом водород также образует взрывчатые смеси при концентрации 4,1—74%• При высоких концентрациях в помещении водород вызывает удушне вследст­ вие уменьшения содержания кислорода; работу на водородных печах можно начинать при наличии в помещении не менее двух человек.

Запрещается хранить в помещении огнеопасные и взрывоопас­ ные предметы. Баллоны с водородом, находящиеся .в помещении, должны быть защищены от внешнего нагрева; перемещать их на небольшие расстояния разрешается путем кантования в слегка наклонном состоянии. Категорически запрещается проверять утечку водорода пламенем. Разогрев печи можно начинать толь­ ко после проверки отсутствия в печи воздуха; для этого зажи­ гают газовую смесь, выходящую из затвора; если при этом будет слышен характерный звук хлопка (даже небольшого), нужно продолжать вытеснение воздуха из печи, пока хлопки не пре­ кратятся. Категорически запрещается поджигать водород, не проходящий через затвор. При внезапном прекращении подачи водорода следует немедленно продуть систему азотом и закрыть кран водорода.

При работах с камерами тепла и холода надо следить за тем, чтобы не было ожогов рук. Ставить и вынимать кассеты с при­ борами можно только в хлопчатобумажных перчатках.

Жидкий азот должен храниться только в спецсосудах, назы­ ваемых сосудами Дьюара. Переливать жидкий азот можно толь­ ко в другой сосуд Дьюара с помощью специальной воронки; ра­ бочий при этом должен надеть очки во избежание ожога глаз. Горловина сосудов Дьюара должна быть закрыта спецколпачка­ ми и иметь боковые отверстия. В сосуд не должна попадать вода и другая легко замерзающая жидкость, а также твердые посто­ ронние предметы, могущий закрыть выход парам азота.

Соблюдение специальных мер безопасности требуется и при работе на вибрационном и ударном стендах: крепить кассеты на испытательных площадках можно только при неработающих стендах. Кассеты должны быть надежно закреплены с помощью

120

контргаек. При испытаниях приборов на ударном стенде необ­ ходимо находиться в безопасном месте на случай отрыва дета­ лей при ударе.

§ 31. Правила оказания первой помощи при несчастных случаях

При поражении током необходимо:

немедленно отключить электрическую установку; если электрическую установку отключить нельзя, следует,

соблюдая особую осторожность, пользуясь подручными изо­ лированными Защитными средствами (чтобы самому не попасть под напряжение), оторвать пострадавшего от тока;

после освобождения пострадавшего ему немедленно нужно делать искусственное дыхание вплоть до прихода врача.

При термических ожогах обожженную часть тела смазывают вазелином, растительным маслом или присыпают питьевой содой. При более сильных ожогах (появление пузырей) прикладывают марлю, смоченную 5%-ным раствором марганцевокислого калия, и делают повязку.

При химических ожогах необходимо тщательно обмыть кожу растворителем данного вещества. При ожогах кислотами или ед­ кими щелочами пораженное место промывают обильной струей воды и затем обрабатывают:

при ожогах кислотами — слабым щелочным раствором питье­ вой соды (можно присыпать обожженное место чистым мелом или окисью магния);

при ожогах щелочами — слабым раствором уксусной или ли­ монной кислоты.

При отравлениях химическими веществами и газом постра­ давшего необходимо вынести на свежий воздух, освободить от стесняющей его одежды. При остановке дыхания следует немед­ ленно приступить к искусственному дыханию. Следует помнить, что от быстроты проведения искусственного дыхания и правиль­ ности приемов зависит жизнь пострадавшего.

§ 32. Производственная гигиена

По степени требуемой чистоты поверхностей детали и узлов производственные помещения предприятий, изготовляющих ин­ тегральные схемы и полупроводниковые приборы, подразделя­ ются на три класса:

первый класс — число частиц в любой точке объема не долж­ но превышать 3500 частиц в литре при величине частиц 0,5 мкм и 25 частиц в литре при величине 5 мкм\

второй класс — число частиц в любой точке объема не долж­ но превышать 350 частиц в литре при величине частиц 0,5 мкм и 3 частиц в литре при величине 5,0 мкм\

121